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Lince

Futuro en los plásticos
Emmanuel T. Carballo Gutiérrez
Uno de los mayores desafíos que enfrentamos los arquitectos e ingenieros hoy día es alcanzar un equilibrio
entre las necesidades de construcción de una población global creciente y la protección del ambiente y la salud
humana. Los materiales plásticos, que forman parte de los polímeros, no sólo hacen posible dicho equilibrio,
sino que son además el material idóneo para alcanzar un equilibrio económico y ambiental, y cumplir al mismo
tiempo con las necesidades de diseño funcional y planeamiento creativo.
Los polímeros (del griego poly, muchos, y meros, parte, segmento) se producen por la unión de cientos de miles
de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas.
Existen polímeros naturales como el algodón, formado por fibras de celulosas, material que se encuentra en la
madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda y la lana son también
polímeros, al igual que el hule de los árboles del caucho y los arbustos de guayule.
Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con
propiedades y aplicaciones variadas. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por
moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas, ya que en general tienen una excelente resistencia
mecá­nica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen —su fuerza de atracción intermolecular
depende de la composición química del polí­mero, por lo que puede ser de varias clases.
Las moléculas de los polímeros son, por lo menos aproximadamente, múltiplos de unidades de bajo peso
molecular llamadas monómeros. Si el polímero es rigurosamente uniforme en peso molecular y estructura
molecular, su grado de polimerización es entonces indicado por un numeral griego, que depende del número de
unidades de monómero que contiene —así, hablamos de dímeros, trímeros, tetrá­mero, pentámero y sucesivos,
con polímero se designa una combinación de un número no especificado de unidades, y si el número de
unidades es muy grande, se usa la expresión de “gran polí­mero”. Las moléculas individuales de un polímero
pueden ser distintas en peso molecular, composición química y estructura molecular. Ciertamente, hay
polímeros naturales como ciertas proteínas globulares y policarbohidratos, cuyas moléculas individuales tienen
el mismo peso molecular y la misma estructura molecular, pero la gran mayoría de los polímeros sintéticos y
naturales importantes son mezcla de componentes poliméricos homólogos. La pequeña variabilidad en la
composición química y en la estructura molecular es el resultado de la presencia de grupos finales, ramas
ocasionales, variaciones en la orientación de los monómeros y la irregularidad en el orden en que se suceden los
diferentes tipos de esas unidades en los copolímeros. Estas variedades en general no suelen afectar las
propiedades del producto final, aunque se ha descubierto que en ciertos casos hay variaciones en copolímeros y
en polímeros cristalinos.
El comportamiento mecánico de los materiales poliméricos depende en forma muy especial de la temperatura y
la duración de los esfuerzos está­ticos o la frecuencia de los dinámicos. En la teoría del comportamiento
viscoelástico se describen los procesos de modificación de las materias polimé­ricas en donde participan las
deformaciones forzadas de las macromoléculas y su deslizamiento mutuo, como una superposición de las
modificaciones de cuerpos de Hooke que actúan como resortes y de la fluidez viscosa del lí­quido newtoniano
que actúa como amortiguador. Así, resortes y amortiguadores actúan conjuntamente, como si estuvieran
conectados.
Es por esto que al aumentar la temperatura, los resortes se hacen menos rígidos y los líquidos amortiguadores
menos viscosos, al igual que ocurre cuando aumenta el tiempo de actuación de una tensión —aunque hay

polí­meros de alta flexibilidad, como el pvc, y plásticos rígidos armados mediante insertos reforzantes que
presentan altos valores de resistencia sobre un intervalo de temperaturas considerables. Actualmente, para todos
los plásticos que se utilizan en construcción se dispone de diagramas de líneas de alargamiento y de tensión en
función del tiempo y del intervalo de temperaturas de aplicación.
Pasado y presente
En la década de los setentas se produce una transformación vertiginosa en la aplicación del plástico, en la cual
se pasa de las iniciales connotaciones limitantes del plástico al trabajo de exploración para el futuro de las
jóvenes generaciones, que desemboca en el comienzo del desarrollo efectivo de las aplicaciones reales del
plástico en la construcción, y se cierra de forma repentina con la crisis del petróleo de principios de esta década.
El alza sú­bita de los precios del crudo provocó la crisis completa de los valores que habían impulsado el
optimismo de la dé­cada anterior, y la responsabilidad en el gasto energético, la eficiencia de los sistemas y la
necesidad de pensar a largo plazo provocaron que la escasa durabilidad del plástico, su origen en los
combustibles fósiles y su relación con el mundo del consumo, lo carguen de connotaciones negativas. La gráfica
se invierte, el plástico deja de ser un material positivo y optimista que parece acercar el futuro a nuestras vidas,
y su utilización se percibe como irresponsable. Sin embargo, su desarrollo industrial no cesa, y paralelamente a
su desaparición como material de elementos vitales, los sistemas constructivos renuevan sus elementos
auxiliares utilizando fundamentalmente polímeros.
Su utilización se hace frecuente e incluso comienza a competir con materiales tradicionales, en conducción,
aligeramientos, adhesivos, pinturas, pavimentos e impermeabilizantes entre otros. Pero donde su utilización se
hace casi universal, gracias a la colaboración estatal indirecta bajo la forma de la normatividad, es en el campo
de los aislantes. Como consecuencia de la crisis energética, en buena parte de los países occidentales se regula
por ley el coeficiente de transmisión térmica de los aislantes, y los plásticos encuentran un campo fértil a sus
propiedades.
Treinta años después, la época oscura parece haber concluido; la ciencia sigue produciendo nuevos materiales
de síntesis cada vez más especializados y de mayores prestaciones, a la vez que el aura negativa del plástico
parece haberse disipado, al mismo tiempo que se incrementa el interés por su reciclabilidad. La determinación
tridimensional digital de la forma y los sistemas de control numérico han abierto nuevas perspectivas en los
últimos años en el análisis estático, la fabricación de moldes y la compatibilidad entre la seriación de las piezas
y la construcción de formas complejas. Si en los setentas la responsabilidad en el uso de los recursos
disponibles llevó a la desaparición de los plásticos de la escena, ahora los arquitectos desvían su mirada hacia
campos marginales en donde la utilización de polímeros es frecuente para llevar a cabo una arquitectura
económica, inmediata y libre de toda sofisticación innecesaria.
El mundo de la producción agrícola intensiva se ha convertido en un campo al cual recurrir en pos de la
incorporación de las técnicas e imagen del plástico. La llamada Casa Latapie, construida en Francia en 1993,
utiliza directamente una piel de plástico ondulado y transparente, originalmente de pvc y que se sustituiría
posteriormente por policarbonato, para acondicionar climáticamente y ampliar un nú­cleo revestido de
contrachapado. La Casa Barak, de 2001, o la Casa Coutras, de 2000, también en Francia, emplean la imagen y
los sistemas materiales de los invernaderos para proponer una arquitectura positivamente efímera que acepta la
escasa durabilidad del material como equilibrio añadido a su costo y propiedades.
Por otra parte, el desarrollo del pet como material transparente de alta reciclabilidad —realizado en 1973 entre
Pepsi Cola y DuPont— abrió la puerta al de plásticos que incorporan su propia reciclabilidad como condición
de diseño y, por extensión, al diseño de materiales de reciclado que pudieran utilizar el desperdicio de los
residuos plásticos como material de base.

En este paisaje cada vez más amplio y plural de las aplicaciones de los materiales de síntesis y sus
implicaciones arquitectónicas, también tiene lugar la “nostalgia del futuro” y la recuperación de ciertos
beneficios de la arquitectura de la década de los setentas. Acompañados en algunos casos del desarrollo de las
familias de los fluorados —que ya había permitido anteriormente la popularización de las cubiertas de grandes
claros, ligeras y translucidas con revestimientos de teflón—, así como de geometrías complejas que han hecho
posibles las técnicas de modelado digital.
La creciente amplitud en la aplicación de estos materiales ha hecho que entren en la paleta de todo un grupo de
arquitectos preocupados por cualidades visuales y perceptivas de los materiales más que de desarrollos
tecnoló­gicos específicos o de una utilización comprometida o ejemplar. La utilización de páneles de
policarbonato celular machihembrados en el almacén Ricola en Mulhouse en 1993 por Herzog & de Meuron,
que en su momento supuso la apertura a este material de un buen número de prácticas en Europa, los más
recientes cerramientos de etfe del Allianz Arena en Munich en 2005, también con la pareja suiza, y la
incorporación de páneles moldeados y serigrafiados del cerramiento de la tienda de Christian Dior en
Omotesando, en Tokio en 2003, efectuados por sanaa, abren la puerta a la amplia aceptación de las cualidades
de los materiales poliméricos de síntesis artificial.
Su futuro
Actualmente se apunta a los polímeros como una de las áreas prioritarias de desarrollo mundial. Entre las líneas
de investigación más destacadas se hallan las siguientes: 1) diseños en la estructura molecular para que puedan
elegirse y combinarse propiedades y funciones diversas; 2) materiales biocompatibles en el ámbito de la
traumatología, odontología, cirugía, etcétera; 3) procesos de reciclado de plásticos que reduzcan su impacto
ambiental; 4) materiales reforzados con una alta resistencia mecánica combinada con otras propiedades y
funciones como los nanotubos de carbono —elementos de dimensiones extraordinariamente pequeñas cuya
resistencia es cien veces superior a la del acero; 5) control de la degradación al ser sometidos a condiciones
ambientales severas de humedad, temperatura o resistencia al fuego; 6) los plásticos, por ser materiales
maleables y de baja densidad, se emplean en campos muy diversos, como aeronáutica (convenientemente
reforzados con fibras de vidrio o de carbono), automoción, telecomunicaciones (fibras ópticas), etcétera. En el
campo de la medicina las aplicaciones son también enormes: implantes, ortopedia, fármacos, fabricación de
plasma artificial e incluso hay proteínas necesarias para el cuerpo humano que también se pueden sintetizar
artificialmente.
Según su uso, se pueden distinguir tres clases: a) polímeros de
uso general, como pvc, ps, poliacrilatos y metacrilatos, resinas
epoxi, etcétera; b) polímeros técnicos o de ingeniería, que
preservan sus propiedades por debajo de 0 ºC y a más de 100
ºC, como policarbonatos, poliamidas, polisulfonas, etcétera; c)
polímeros especiales, de elevado precio, con altas prestaciones
en cuanto a sus propiedades térmicas y mecánicas,
normalmente con aplicaciones muy específicas. Es aquí donde
se están realizando los avances más sobresalientes: polímeros
fluorados como el teflón, muy resistentes incluso a altas
temperaturas, cristales lí­quidos empleados en las pantallas planas e cualquier pantalla o televisor, polí­meros
electroactivos que conducen electricidad en lugar de servir como aislantes, polímeros fotosensibles o
biopolímeros, cada vez más empleados en cirugía y prótesis.
Buscando una solución a los problemas que conlleva el uso de los plásticos, científicos e ingenieros vienen
desarrollando plásticos biodegradables obtenidos a partir de fuentes renovables, como las plantas. Un material
es biodegradable cuando puede ser degradado a sustancias más simples por la acción de organismos vivos, y de

esta manera ser eliminado del ambiente. La razón por la cual los plásticos tradicionales no son biodegradables
es porque son polímeros demasiado largos y compactos como para ser atacados y degradados por los
organismos descomponedores. Pero los plásticos basados en polímeros de plantas tienen una estructura que
puede ser destruida por los microorganismos.
El almidón es un polímero natural, un gran hidrato de carbono que la planta sintetiza durante la fotosíntesis y le
sirve como reserva de energía. Los cereales, como el maíz, contienen gran cantidad de almidón. El almidón
puede ser procesado y convertido en plástico, pero como es soluble en agua, se ablanda y deforma cuando entra
en contacto con la humedad, limitando su uso. Este problema puede ser solucionado modificando el almidón.
Primero, el almidón se extrae del maíz, luego los microorganismos los transforman en una molécula más
pequeña (un monómero), el ácido láctico. Después, este ácido láctico es tratado quí­micamente de manera que
forme cadenas o polímeros con una estructura molecular parecida a la de los de origen petroquímico, que se
unen entre sí para formar el plástico llamado ácido poliláctico (pla por sus siglas en inglés). Otra manera de
hacer polímeros biodegradables es empleando bacterias que fabrican gránulos de un plástico llamado
polihidroxialcanoato (pha). Las bacterias pueden crecer en cultivo y el plástico ser extraído fácilmente.
En Japón buscan independizarse del petróleo, y la respuesta está en el maíz. Los principales avances con los
motores de hidrógeno tienen el sello nipón, y la energía solar ha conocido sus mayores avances en aquél país.
Fueron los primeros en eliminar los metales pesados en la fabricación de las computadoras, y en estos avances
ha pesado mucho la ecología. No en vano el gobierno de Tokio cuenta con la legislación medioambiental más
exigente y predica con el ejemplo. Para participar en cualquier concurso de suministros informáticos para el
Estado, las computadoras deben cumplir una serie de requisitos que minimicen su impacto contra el medio
ambiente. A este escenario se le sumó el alza del petróleo.
Preservar los escasos recursos petrolíferos y prevenir el calentamiento global de la Tierra son los argumentos
que alegan Nec, Fujitsu, Sanyo, Pioneer y Sony para sus ensayos con plásticos obtenidos de los vegetales. Pero
es el maíz el candidato mejor situado para quitarle a los ordenadores su olor a petróleo. Sanyo, uno de los
impulsores del pla, estimó en su momento que se necesitaban 85 granos de maíz para hacer un disco compacto,
una mazorca para diez discos, y el año pasado fue de los primeros en anunciar la fabricación un de cd a base de
maíz, MildDisc, aunque postergó su lanzamiento hasta tener más pruebas de resistencia térmica.
NEC, que ya usa al pla en algunas placas madre, pretende que, para 2010, 10% del material que lleven sus
ordenadores proceda del maíz. Fujitsu ya comercializa pc hechos con bioplásticos. Se trata de los portátiles fmv
Biblo y Lifebook, y el ordenador de sobremesa Deskpower. Ambos equipos sólo se venden en Japón y en la
franja oriental de Asia. Pioneer anunció este año el primer disco óptico Blu-Ray, la próxima generación de
discos dvd hechos de maíz. El disco, sin fecha para su comercialización, tiene 87% de polímero de ácido
poliláctico (pla), es biodegradable, puede ser destruido con facilidad sin emitir gases tóxicos, y su capacidad es
de 25 Gigas. Las empresas Sony y DoCoMo de
Japón crearon conjuntamente el primer
teléfono celular hecho de plástico vegetal. En
Estados Unidos, las empresas químicas y
agrícolas tejen alianzas para hacer desde
envases hasta ropa con materiales derivados del
maíz y otras plantas. En una planta de
Nebraska, una alianza entre Cargill Inc. y la
química Dow está fabricando un material
plástico extraído del maíz, llamado Ingeo. Con
el material y la fibra se hacen frazadas y
envases de alimentos.

Plásticos que se autodestruyen: el futuro de
los polímeros
Por Xiaozhi Lim
Adam Feinberg se tardó más en fabricar una
delgada hoja de plástico de color amarillo brillante
que en destruirla en pequeños pedazos. Eligió un
molde en forma de “I” para el logo de la
Universidad de Illinois en Urbana-Champaign en
donde trabaja como químico. Después, lo llenó
con partes de plástico y lo metió a un horno.
“Abrí el molde y ahí estaba esta hermosa ‘I’
amarilla”, recuerda. Su nuevo plástico pasó la
primera prueba —se podía moldear a través del
calor como el plástico regular—. Sin embargo,
faltaba otro paso importante en la reformulación
del mundo de los plásticos.
Feinberg colocó la I bajo una luz blanca y, cinco
minutos después, solo quedaba la mitad. La otra
mitad había caído al piso. Al juntar ambas partes,
la I tenía un agujero en la mitad compuesto por
una sustancia pegajosa amarilla.
El plástico no simplemente se derritió. Su
estructura, los polímeros sintéticos en su interior,
habían regresado a sus unidades moleculares. “Fue
una sensación fenomenal”, dijo sobre el exitoso
experimento.
La mayoría de los polímeros sintéticos no fueron
diseñados para desintegrarse o desaparecer. Por el
contrario, fueron creados para durar tanto como
sea posible cuando comiencen a remplazar al
metal y al vidrio en objetos de larga duración
como automóviles y aviones.
No obstante, los polímeros sintéticos se volvieron
tan populares y adaptables que, décadas después,
son la raíz del problema global de miles de
millones de toneladas de desperdicio plástico. Los
más recientes villanos en las campañas a favor del
medioambiente son los productos desechables de
plástico elaborados con polímeros sintéticos —
popotes, filtros de cigarrillos, tapas de tazas de
café, etcétera—.
Durante las décadas pasadas, esta diferencia entre
la vida material y la vida útil del producto ha
causado la acumulación de desperdicio plástico en
tiraderos de basura y ambientes naturales, parte de
él ha estado a la deriva en océanos hasta que
montones y montones han llegado a los confines
del mundo y partes pequeñas han sido ingeridas
por la vida marina. Es muy poca la cantidad que se
recicla; de hecho, algunos cálculos estiman que
solo un 10 por ciento de todos los plásticos son
reciclados cada año.
Los efectos de la acumulación de esos materiales
para el medioambiente y el declive de su
popularidad han ayudado a estimular a los
químicos en la misión de fabricar nuevos
materiales con dos requerimientos que entran en
conflicto entre sí: deben ser durables, pero
degradables cuando sea necesario. En resumen,
los científicos están en busca de polímeros o
plásticos con un mecanismo de autodestrucción
incorporado.
“Son dos criterios diametralmente opuestos que
estamos tratando de conciliar”, dijo Feinberg y
comentó que es más fácil moldear un plástico
fuerte sin destruirlo pero, al mismo tiempo, no
debería durar para siempre.
“El verdadero truco es hacerlos estables cuando
los estás usando e inestables cuando no quieres
usarlos”, dijo Marc Hillmyer, quien dirige el
Centro de Polímeros Sustentables en la
Universidad de Minnesota.

Plásticos que se autodestruyen: el futuro de
los polímeros
Por Xiaozhi Lim
Desde el punto de vista económico, remplazar los
polímeros más ampliamente usados como el
polietileno (bolsas del supermercado),
polipropileno (redes de pescar) o politereftalato
(botellas de un solo uso) con polímeros que se
desmantelan no es viable.
Aunque no es la panacea para el problema del
desperdicio, los plásticos que se autodestruyen
podrían brindar nuevas aplicaciones para
suministrar medicamentos, materiales de
autocuración e incluso en componentes
electrónicos.
El punto de inicio requiere elegir polímeros que
son inherentemente inestables y a menudo
ignorados por su fragilidad. Al poder elegir, sus
unidades permanecerían como pequeñas
moléculas. Lo que los científicos hacen es forzar
esas moléculas para conectar cadenas más largas y
entonces atrapar a los polímeros resultantes.
“Podemos tener un gran cambio de propiedades o
degradación completa del polímero solo a partir de
un evento”, dijo Elizabeth Gillies, una química de
la Universidad Western en Londres, Ontario.
Gillies afirma que la rápida desintegración le da a
los polímeros que se desmantelan una ventaja
sobre los biodegradables, afirma ella, porque la
biodegradación es lenta y difícil de controlar.
En teoría, estos polímeros de siguiente generación
podrían ayudar a mitigar los problemas de
contaminación asociados con los productos
plásticos. Si las unidades son recolectadas después
de desmantelarse para hacer nuevos polímeros,
eso conduciría al reciclaje químico. La mayoría
del reciclaje hecho actualmente simplemente
involucra derretir el plástico y volver a moldearlo.
“Desde mi punto
de vista tiene
gran potencial, el
problema es
hacerlo barato y
lograr que sus
propiedades sean
lo
suficientemente
competitivas para que sea útil y tenga penetración
en el mercado para el consumidor”, dijo Hillmyer.
Usar materiales reciclables químicamente se
podría volver práctico especialmente si las
compañías comienzan a asumir responsabilidades
por sus productos después de la vida útil, dijo
Hillmyer. Él cofundó la empresa emergente
Valerian Materials para comercializar el
poliuretano reciclable. Si las compañías
automotoras tienen que recibir de regreso un auto
usado, por ejemplo, podría cobrar sentido tener un
sistema interno de reciclaje químico para hacer
nuevos materiales a partir de los viejos, dijo.
Contar con polímeros que se desmantelen y
productos totalmente reciclables es un avance,
pero los consumidores todavía necesitarían hacer
su reciclaje de la manera adecuada. “La
contaminación existe porque el material no fue
recolectado”, dijo Steve Alexander, quien preside
la Asociación de Recicladores de Plástico. “Si no
los puedes separar apropiadamente, no importa lo
que sea, solo es basura”. Recolectarlo y separarlo
es actualmente uno de los más grandes problemas
para los recicladores, afirma.

BIOPOLÍMEROS NATURALES USADOS
EN EMPAQUESBIODEGRADABLES
Por Héctor S. Villada, Harold A. Acosta y Reinado J. Velasco
La prioridad principal de los empaques es la
preservación y protección de todo tipo de
productos, siendo los alimentos y las materias
primas el campo de mayor prioridad. Estos
productos requieren atención dada la
contaminación generada por micro organismos
(bacterias, esporas, hongos, etc.) durante la
manipulación. La protección se hace a través
de los empaques, los cuales generalmente se
elaboran a partir de polímeros sintéticos. No
obstante, el uso indiscriminado de empaques
sintéticos ha generado serios problemas
ecológicos contribuyendo a la contaminación
ambiental provocada por desechos sólidos de
baja degradabilidad, lo que ha impulsado a la
búsqueda de biopolímeros naturales. El
aprovechar los recursos naturales como fuente
de conservación y reciclaje se convierte en una
excelente opción e innovación en el desarrollo de
nuevos productos biodegradables. Su total
biodegradación en productos como CO2, aguay
posteriormente en abono orgánico es una gran
ventaja frente a los sintéticos. El objetivo de esta
revisión es conocer los diferentes biopolímeros
obtenidos de diversas fuentes de recursos
naturales usados en empaques biodegradables.
MATERIALES NATURALES PARA
EMPAQUES BIODEGRADABLES
El reemplazo total de los plásticos sintéticos
por materiales biodegradables para la
elaboración de empaques no se ha logrado
hasta el presente, no obstante si se han
sustituido algunos polímeros sintéticos por
otros naturales, en aplicaciones específicas.
Tales reemplazos han permitido el desarrollo de
productos con características específicas
relacionadas con las propiedades de barrera,
mecánicas y térmicas en determinados
empaques como películas, protectores espumas,
envolturas, platos, tasas, cucharas, bolsas, etc.
Los biopolímeros naturales provienen de cuatro
grandes fuentes: origen animal
(colágeno/gelatina), origen marino
(quitina/quitosan),origen agrícola (lípidos y grasas
e hidrocoloides: proteínas y polisacáridos) y
origen microbiano(ácido poliláctico (PLA) y
polihidroxialcanoatos(PHA)).
POLISACÁRIDOS
Los polisacáridos son conocidos por su
estructura compleja y diversidad funcional. La
estructura líneal de algunos de estos
polisacáridos es, por ejemplo, la celulosa (1,4-
b-D– glucano), la amilosa (un componente del
almidón 1, 4-a-D– glucano) y el quitósan (1, 4-b-
D– polímero de glúcidos), le proporcionan a
algunas películas dureza, flexibilidad y
transparencia; las películas son resistentes a las
grasas y aceites. El entrelazamiento, por
ejemplo, del quitósan con aldehídos hace la
película más dura, insoluble en agua y le
proporciona una alta resistencia. El celofán, es
una película regenerada de celulosa que se hace
por un proceso viscoso. La celulosa de éter
aniónico y la carboximetilcelulosa (CMC), se
solubilizan enagua siendo compatibles con otro
tipo de biomoléculas, mejorando las
propiedades mecánicas y de barrera en las
películas elaboradas. La CMC es una película
capaz de absorber el aceite recogido en los
alimentos sometidos a proceso de fritura
profunda. Películas elaboradas de bagazo de
yuca, CMC y residuos de papel Kraft han
mostrado una alta resistencia, importante
propiedad para la fabricación de panales de
huevo, empaques para frutas y verduras.
El almidón es otra materia prima en abundancia,
específicamente el que proviene del maíz, tiene
propiedades termoplásticas cuando se realiza la
disrupción estructural a nivel molecular. La
presencia de amilosa en un 70% en almidones de
amilo-maíz da una estructura fuerte y más
flexible a la película. La estructura ramificada
de la amilopectina generalmente le da a la
película pobres propiedades mecánicas.

BIOPOLÍMEROS NATURALES USADOS
EN EMPAQUESBIODEGRADABLES
Por Héctor S. Villada, Harold A. Acosta y Reinado J. Velasco
Los compuestos de los almidones
hidroxipropilados son usados para la
preservación de caramelos, pasas, nueces y
dátiles para evitar la rancidez oxidativa. La
síntesis de la copolimerización e injertación de
monómeros tales como acrilonitrilo (AN),
generan un precursor de fibras acrílicas
utilizadas en la preparación de compuestos de
almidón más polímero (almidón–injerto–PAN),
los cuales son también biodegradables Las
investigaciones en plásticos biodegradables
basadas en almidón se iniciaron desde 1970y
continúan actualmente en varios laboratorios
del mundo. Las tecnologías que aún se
siguen desarrollando, están relacionadas con la
incorporación del gránulo de almidón o almidón
en forma gelatinizada a las formulaciones de las
películas fabricadas en procesos de compresión,
extrusión soplado, extrusión de un sólo tornillo o
doble tornillo y moldeo por inyección. El
problema que han presentado las películas
fabricadas con almidón es la sensibilidad a la
humedad, la cual se ha reducido utilizando en
las formulaciones polivinilalcohol
(PVA),glicerina, sorbitol, bases nitrogenadas,
etc. La plastificación del gránulo de almidón
nativo o almidón hidrolizado se obtiene por la
disrupción estructural que resulta de una
disminución de los cristales durante el proceso
de extrusión y la acción del plastificante,
emergiendo un nuevo tipo de material
conocido como almidón termoplástico (TPS)
(Acosta et al., 2005;Villada, 2005). Igualmente,
se han realizado estudios en TPS hechos a partir
de amilosa y amilopectina; en éstos se
analizaron las propiedades de barrera, las cuales
mostraron una alta permeabilidad al O2 y
disminución al vapor de agua en TPS de amilosa
comparados con los elaborados a partir de
amilopectinas. La adición de polímeros
naturales como el almidón al interior del
polietileno (polímero sintético), en forma
granular entre un 6 y el 30%, es otra
aproximación en la fabricación de los
empaques biodegradables.
Las películas de almidón y polietileno de baja
densidad (LDPE) contienen hasta un 30% de
almidón, mostrándose como un material
parcialmente biodegradable. Otra aplicación del
almidón es la combinación en forma
gelatinizada en proporciones entre el 30 y el70%
mezclado con polímeros sintéticos igualmente
gelatinizados, como el caso de polivinilalcohol
en proporciones variando entre 10% y 20%.
Existen en el mercado diferentes productos
hechos de polímeros sintéticos y almidón
gelatinizado comercializados por Mater-Bi®.
Sin embargo, hoy ambos tipos de material no se
pueden considerar como compuestos
completamente biodegradables. Los envases
plásticos de almidón formados a partir de espumas
por mezclas de almidón con ácido poliláctico son
usados como material de relleno que amortigua
y protege contra golpes y vibraciones durante
el transporte. Los productos derivados del
almidón tales como dextrinas o glucosa son
extensamente usados como materias primas de
medios fermentativos. La glucosa puede ser
fermentada y convertida a ácido láctico, el
cual puede ser polimerizado a un polímero de alto
peso molecular como es el ácido poliláctico (PLA)
e igualmente copolimerizado. Su uso como
plástico biodegradable es de considerable interés
y demanda. La conversión del ácido láctico a
sudímero deshidratado (láctido), permite el
proceso de polimerización siempre y cuando se
utilice el adecuado catalizador. El láctido está
seguido por el rompimiento de un anillo que se
abre a la polimerización de varios polímeros
de alto peso molecular a una posterior reacción
de copolimerización con caprolactona dando
como resultado una película que se usa para
empaques de alimentos.
La pectina, es un complejo aniónico
polisacárido compuesto de b-1,4-D– ácido
galacturónico residual, ésta puede ser pectina de
alto metoxilo (HMP) o pectina de bajo
metoxilo (LMP); la HMP forma excelentes
películas. La mezcla de plastificante

BIOPOLÍMEROS NATURALES USADOS
EN EMPAQUESBIODEGRADABLES
Por Héctor S. Villada, Harold A. Acosta y Reinado J. Velasco
depectina cítrica y almidón de alta amilosa dan
estabilidad y flexibilidad a la película, la cuales
térmicamente estable sobre 180 °C. La pectina
es también miscible en polivinilalcohol o
en glicerina en todas las proporciones, puede
usarse en la elaboración de películas por proceso
de extrusión, compresión y/o otras operaciones
térmicas; es soluble en agua e igualmente es
usada en la fabricación de bolsas y en
diversos sistemas médicos. Las películas que
resultan de las mezclas de pectina y quitósan
junto con cualquier plastificante y PLA,
generan buenas propiedades mecánicas y de
barrera según el porcentaje de los componentes
y la relación con el material alimenticio en
estudio. Las películas también son preparadas
desde el quitósan y sus derivados; las
propiedades mecánicas, de barrera y su
biodegradación son características estudiadas. Es
antifúngico y antimicrobiano, las películas a partir
de quitosan prolongan la vida de los alimentos
en las estanterías o en los anaqueles como en
el caso del banano, el mango y la pera.
Productos como Nutri–Suve®, basados en
derivados del quitósan son trabajados
extensamente para alargar la vida en anaquel
de frutas como la manzana, las peras,
granadillas, etc. Se han realizado estudios en
películas de quitósan-almidón y quitósan-PLA
las cuales han mostrado una alta permeabilidad a
gases y un aumento en las propiedades
mecánicas. Hidrocoloides, lípidos/grasas Dos
tipos de biomoléculas son usados en la
preparación de empaques biodegradables de
película, los hidrocoloides y los lípidos.
Individualmente, tienen una escasa integridad
estructural y características funcionales; por
ejemplo, los hidrocoloides no son una buena
barrera contra la humedad, en cambio los
lípidos, sí. Algunas formulaciones de las
películas se han adaptado a necesidades
específicas de comercialización; por ejemplo, las
naranjas tienen una cáscara gruesa que está
expuesta a condiciones anaeróbicas generando
fácilmente el ciclo de senescencia y putrefacción,
de tal manera que estas películas ricas en
lípidos pueden retardar este efecto. El uso de
cera para cubrir las frutas por inmersión es uno
de los métodos más antiguos, practicado desde
principios del siglo XII. Se practicó en China,
con el propósito de retardar la transpiración en
limones, naranjas y se sigue utilizando en
pimentones, manzanas, peras, etc. La
preservación de frutas frescas y secas se realiza
con estas ceras y se practica desde tiempos
inmemorables. El cubrimiento con ceras
naturales fundidas en la superficie de frutas y
vegetales ayudan aprevenir la disminución de
la humedad, específicamente durante los
cambios de estación. La cera, las ceras
parafinadas, la cera de candelilla (un aceite
exudado de la planta de candelilla, originaria de
USA y México), son algunas de las ceras
preparadas y usadas en tales aplicaciones; ellas
también son usadas como agentes de
microencapsulación, específicamente para
sustancias con olores y sabores a condimento.
Las lacas también son usadas en la
preparación de algunos compuestos, pero se
debe tener cuidado en su selección, dado que el
tipo de ácido hidraciclico de composición puede
ser cadena corta o larga, lo cual puede incidir en la
formulación y concentración dela mezcla usada
en ciertas aplicaciones específicas. Las
formulaciones preparadas po rmezclas
compuestas de hidrocoloides, emulsificantes y
lípidos se muestran como promisorias para
prologar la vida del alimento durante el
almacenamiento. Del insecto Candida oleophila
se obtiene un ácido hidrocíclico que se utiliza
solo o mezclado con soluciones salinas para el
control de ácaros u otros microorganismos en
hortalizas, frutas y verduras. El método de
bañar las frutas, los vegetales y los productos
cárnicos, es el más común y las diferentes
formulaciones están directamente relacionadas
con el tipo de alimento. Los baños atacan el
crecimiento de microorganismos sobre la
superficie, mientras que la tierra y los
desperdicios son eliminados.

Aleaciones amorfas, metales que pueden fluir
Por Ruben Apaza
Los metales son uno de los materiales más
utilizados en la construcción del mundo moderno,
se encuentra en todo, desde edificios hasta
aviones y teléfonos inteligentes. Si bien la
mayoría de los metales se extraen de la tierra, los
científicos crearon una nueva generación de
metales en el laboratorio, el metal amorfo. Estos
llamados vidrios metálicos o metales vítreos,
tienen propiedades únicas. Son más fuertes y más
duros que los metales convencionales, pero se
pueden formar como plásticos, tienen buena
resistencia a la corrosión y buena ductilidad. Esto
suena asombroso. ¿Qué hay detrás de sus
características especiales?
A simple vista, estos materiales hechos en
laboratorio se parecen a los metales comunes,
pero son más lisos y brillantes. Están hechos de
múltiples componentes, incluyendo circonio,
cobre, níquel, aluminio, platino, hierro hasta oro
según de la Universidad de Tohoku y el Instituto
de Tecnología de California (Caltech). Exhiben
una resistencia muy alta. Es tan fuerte que
deformarlo permanentemente es muy difícil.
Puede almacenar mucha más energía de
deformación que cualquier otro metal, por lo que
es un material de resorte ideal.
Pero lo que hace que los vidrios metálicos sean
únicos, es que su gran fuerza se combina con la
capacidad de fluir como un líquido espeso cuando
se encuentra en un estado líquido que los metales
normales no pueden alcanzar. Cuando se calientan
a un cierto rango de temperatura, fluyen como un
líquido viscoso. Esto hace posible moldear estos
metales especiales mediante un proceso de
formación en caliente que se utiliza normalmente
para los vasos y plásticos tradicionales. En
principio, incluso puede soplar los metales como lo
haría con el soplo de las botellas.
Todos los metales en la naturaleza tienen una
disposición regular y repetitiva de átomos, donde
los átomos se apilan casi uniformemente en una
red tridimensional. Por el contrario, estos vidrios
metálicos fabricados en laboratorio tienen una
disposición atómica más o menos aleatoria. Esto se
debe a que se fabrican enfriando material líquido
calentado tan rápido que los átomos están
"congelados", esto se hace con el método de
enfriamiento rápido, en la que el enfriamiento es
tan rápido que no se permite la formación de
cristales y el material entonces queda "atrapado" en
estado vítreo.

Aleaciones amorfas, metales que pueden fluir
Por Ruben Apaza
Pero lo que es realmente inusual en los vidrios
metálicos, es su capacidad de fluir como un
líquido espeso en su estado líquido superenfriado,
un estado único en el que pueden permanecer de
forma bastante estable, mientras que es casi
imposible que alcancen los metales
convencionales. Para obtener la fluidez del vidrio
metálico, se calienta a un cierto rango de
temperatura antes de su punto de fusión. La
temperatura ascendente descongela los átomos
para que puedan moverse. Se comportan como un
líquido, pero muy denso y lento. Haciendo uso de
esta región de flujo viscoso especial, los
científicos pueden formar y dar formas
geométricas en formas complejas, por ejemplo,
moldeo por soplado. Se ha demostrado que los
vidrios metálicos pueden moldearse en escalas
extremadamente pequeñas.
En cuanto a las aplicaciones, Caltech y
Liquidmetal desarrollaron una aleación amorfa
comercial, el Vitreloy 1 (41.2% Zr, 13.8% Ti,
12.5% Cu, 10% Ni, 22.5% Be) en la fabricación
de palos de golf por su elasticidad, es probable
que la aleación Ti40Cu36Pd14Zr10 no sea
cancerígena, más resistente que el titanio, y su
elasticidad se aproxima al de los huesos. tiene una
alta resistencia al desgaste y no produce polvo por
abrasión, las aplicaciones son prometedores en el
campo de la salud.
Pero, las propiedades especiales del vidrio metálico
son más atractivas para aplicaciones de electrónicas,
como en la fabricación de teléfonos móviles,
computadoras, relojes y otros, porque los fabricantes
están valorando su fuerza y pueden moldearlos en
formas complejas precisas para componentes
pequeños, en el futuro podríamos adaptar las
propiedades deseadas mediante la ingeniería de
estructuras a escala atómica en esta nueva
generación de metales, con aplicaciones en la
nanotecnología, como la nanoimpresión o los
nanomoldes porque los nanomoldes de vidrio
metálico resultan ser más fáciles de fabricar y más
duraderos.